玉米α-醇溶蛋白含量的遗传解析和分子标记定位

Although, the significance and abundance of zeins are responsible for development of quality protein maize, the genetic mechanism underlying zeins synthesis remains largely unknown. In this proposal, we are aiming to elucidate the genes (loci) controlling zein concentration in grain by using an integrative approach which combines BSA-Seq and QTL mapping methods. The potential QTL regions harboring candidate genes will be detected based on whole genome scanning of the two protein concentration tails. Furthermore, the QTL regions flanking new-developed markers will be validated using recombinant inbred lines derived from the individual plants from two tails. The causative genes (loci) will be reflected on B73 genome and subjected to be functional annotated. Emphasis will be placed on the elucidation of key transcription factors. The achievement of this research will be beneficial to improvement of maize quality protein in China.

玉米籽粒醇溶蛋白含量对优质玉米的品质形成至关重要，但控制其合成的遗传机制仍有待进一步了解。本项目拟结合BSA-Seq和QTL定位方法，寻找控制玉米α-醇溶蛋白含量的基因（位点）。通过构建亲本籽粒醇溶蛋白含量差异达四倍的分离群体，根据集群分离分析法（BSA）对双尾（Two tails）进行全基因组测序，统计检测SNP频率分化显著性确定候选基因可能的染色体区段；进而利用从高醇溶蛋白玉米和低醇溶蛋白玉米构建的高世代重组自交系群体，对候选位点构建局部高密度图谱，结合α-醇溶蛋白相对含量进行QTL定位分析，解析玉米籽粒α-醇溶蛋白含量的遗传机制和筛选相关分子标记。这一工作将为我国玉米品质蛋白的改良奠定重要的基础。

玉米籽粒醇溶蛋白含量对优质玉米的品质形成至关重要，但控制其合成的遗传机制仍有待进一步了解。本研究基于构建的高低蛋白重组自交系群体，结合两年三点的表型数据，对玉米籽粒醇溶蛋白进行了QTL定位分析，获得了12个显著相关的QTLs位点，其中染色体3号和染色体8号上2个QTL在多组QTL分析中均为显著，表型贡献率分别为6.09%~12.6%和5.14%~6.50%。进一步通过元分析发掘了44个Meta-QTL（MQTL），研究确定了13个MQTL在不同遗传群体间具有一致性QTL位点。利用生物信息注释一致性QTL位点区段相关候选基因，进一步功能富集化分析发现候选基因显著性富集在9个生物学过程中。本研究发现的Meta-QTL位点及相关候选基因分析可以为玉米籽粒蛋白的分子标记辅助育种、精细定位和基因克隆提供有用的信息。